La Tierra, Venus, Marte, la luna y Plutón son mundos muy diferentes, pero tienen algo en común: las montañas. De hecho, las montañas ocurren en tantos cuerpos diferentes en el sistema solar que los astrónomos están bastante seguros de que muchos exoplanetas (planetas que orbitan alrededor de otras estrellas) también los tienen. Y al igual que los planetas y las lunas cercanas a su hogar, esas montañas pueden decirnos mucho sobre lo que está sucediendo con los exoplanetas. Incluso podrían ayudarnos a descubrir cuán habitables son estos lejanos mundos.
las montañas exoplanetarias.
Pero primero, tenemos que ver las montañas exoplanetarias. En un nuevo artículo que se publicará en la prestigiosa revista Monthly Notices de la Royal Astronomical Society, los astrónomos de la Universidad de Columbia Moiya A.S. McTier y David M. Kipping descubrieron lo que podría llevar detectar montañas en un mundo demasiado lejano para fotografiar incluso con nuestros telescopios más potentes.
El truco es ver sus sombras a medida que el planeta pasa frente a su estrella anfitriona, un fenómeno conocido como “en tránsito”. Durante estos breves eclipses, el planeta corta parte de la luz de la estrella anfitriona, lo que permite a los astrónomos medir el tamaño del planeta y la rapidez con que orbita. McTier y Kipping demostraron que si observan múltiples tránsitos, los astrónomos podrían ver fluctuaciones más pequeñas en la luz cuando las montañas están en el “horizonte”.
“Mi trabajo es, que yo sepa, el primer trabajo que se ha hecho para encontrar un método para encontrar montañas en planetas fuera de nuestro sistema solar”, dijo McTier. “Hemos encontrado montañas dentro de nuestro sistema solar, en la Tierra y en otros planetas como Marte. Pero nunca hemos encontrado [montañas] fuera de nuestro sistema solar, a pesar de que hemos encontrado miles de estos tipos de planetas por ahí. ”
Júpiter o Neptuno
Muchos exoplanetas son gigantes gaseosos como Júpiter o Neptuno, sin una superficie sólida para tener montañas. Sin embargo, las “súper-Tierras” son otro tipo extremadamente común: planetas más grandes y masivos que la Tierra, pero aún hechos de roca. Dado que ningún planeta en el sistema solar es como ese tipo de planeta, aún no sabemos mucho sobre ellos, incluso si podrían tener montañas u océanos de agua. Aunque son más difíciles de detectar, los exoplanetas del tamaño de la Tierra o de Marte son probablemente aún más comunes.
Incluso una gran montaña en una súper-Tierra de gran tamaño no bloqueará tanta luz adicional durante un tránsito. Entonces, en lugar de tratar de ver las características topográficas individuales, McTier encontró una forma de medir la montañosidad general de un exoplaneta.
“Realmente queríamos que las irregularidades, como lo llamábamos, fueran una medida de cuánto sobresale una característica promedio de la superficie del planeta”, dijo. Eso es mejor que buscar grandes montañas independientes, como Mauna Kea en la Tierra o Olympus Mons en Marte. “Este método podría encontrar cualquier cosa que sobresalga de la superficie, por lo que podrían ser cadenas montañosas, podrían ser montañas únicas, podrían ser volcanes”.
"Podríamos aprender sobre la duración de su día, que es realmente emocionante y actualmente extremadamente difícil de hacer para estos pequeños planetas rocosos que orbitan estrellas a cientos de años luz de distancia".
Así es como funciona el método. Como un exoplaneta orbita su estrella anfitriona, gira en relación a los astrónomos en la Tierra. Durante ese giro, obtenemos un poco de un efecto de amanecer o atardecer, ya que la luz de la estrella está bloqueada o desbloqueada por montañas en el transcurso de su tránsito. No es un gran efecto, por lo que McTier calculó que podríamos necesitar ver cientos de tránsitos para obtener una medición precisa.
Pero la posible recompensa es grande: “Si somos capaces de detectar realmente las irregularidades, entonces podríamos aprender algo sobre los océanos en un exoplaneta, y si tiene o no movimiento de placa tectónica”, dijo McTier.
Los océanos superficiales son una posibilidad particularmente emocionante. La Tierra es el único mundo que sabemos que los tiene, y no sabemos si es una coincidencia que también seamos el único mundo que se sabe que tiene vida. (Las lunas heladas como Europa y Encelado tienen océanos subsuperficiales, que son otra posibilidad intrigante para la vida).
Marte probablemente alguna vez tuvo océanos, pero ya no lo tiene. Esa ausencia hace que el planeta sea “más desigual” que la Tierra: la diferencia entre sus picos más altos y los valles más profundos no está oculta por el agua. Medir la irregularidad puede permitirnos distinguir entre un mundo acuoso y uno seco. La luna de Saturno, Titán, que tiene lagos de hidrocarburos líquidos (y muy frígidos), tiene un “nivel del mar” natural como la Tierra, una característica potencialmente común de los planetas con líquidos superficiales.
Del mismo modo, la Tierra tiene tectónica de placas, lo que hace que nuestras grandes cadenas montañosas, pero no hace crecer volcanes tan grandes como los de Marte.
“Si es realmente accidentado (lo que significa que hay muchas funciones), podemos trabajar desde allí para descubrir cuáles son esas características”, dijo McTier.
Los baches más grandes no son las montañas: están haciendo las observaciones. Encontrar montañas es más fácil para un planeta muy grande que orbita una estrella muy pequeña, porque los datos en tránsito dependen de la relación entre el tamaño del planeta y el tamaño de la estrella. Por esa razón, el ejemplo calculado de McTier era un planeta del tamaño de Marte que orbitaba alrededor de una enana blanca: el remanente quemado de una estrella. Una enana blanca típica es aproximadamente del tamaño de la Tierra, pero con una masa comparable al Sol, por lo que el papel no describe un sistema de exoplanetas normal.
Para medir las irregularidades de una súper-Tierra que orbita alrededor de una estrella enana roja (uno de los sistemas más comunes que vemos), McTier calculó que necesitaríamos un enorme telescopio como el Coloso, que aún se encuentra en las etapas de diseño.
Para McTier, la ciencia potencial vale la pena la espera. “Podríamos aprender sobre la duración de su día, que es realmente emocionante y actualmente extremadamente difícil de hacer para estos pequeños planetas rocosos que orbitan estrellas a cientos de años luz de distancia”.
“La habitabilidad es lo que entusiasma a la gente acerca de la ciencia exoplaneta”, agregó. “Si podemos superar esos desafíos, podemos aprender cosas interesantes sobre el planeta”.
